整体式MnOδ/Ni 催化剂的制备及催化氧化性能研究文献综述
2020-06-09 22:40:11
1.研究背景
近年来,随着汽车保有量的快速增长,机动车排放污染已成为城市雾霾的主要来源之一,如何控制排放污染已成为全社会严重关切的问题。本文以高锰酸钾、醋酸锰、硝酸锰为催化剂,将其负载在泡沫镍上制成整体式催化剂,分别在空气和一氧化碳气氛下测试其催化性能;采用BET、XRD、TEM、H2-TPR、Soot-TPR、XPS等手段研究了氧化物催化剂的结构、催化活性及其机理。
2.催化剂的简介
#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 锰及其化合物因其独特的催化性能,越来越受到国内外广大研究者的关注与重视。
2.1 高锰酸钾
#160;高锰酸钾(Potassium permanganate)为黑紫色、细长的棱形结晶或颗粒,带蓝色的金属光泽;无臭;与某些有机物或易氧化物接触,易发生爆炸,溶于水、碱液,微溶于甲醇、丙酮、硫酸,分子式为KMnO4,分子量为158.03400。熔点为240#176;C,稳定,但接触易燃材料可能引起火灾。要避免的物质包括还原剂、强酸、有机材料、易燃材料、过氧化物、醇类和化学活性金属。
#160;在化学品生产中,广泛用作为氧化剂,例如用作制糖精,维生素C、异烟肼及安息香酸的氧化剂;在医药上用作防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂;在水质净化及废水处理中,作水处理剂,以氧化硫化氢、酚、铁、锰和有机、无机等多种污染物,控制臭味和脱色;在气体净化中,可除去痕量硫、砷、磷、硅烷、硼烷及硫化物;在采矿冶金方面,用于从铜中分离钼,从锌和镉中除杂,以及化合物浮选的氧化剂;还用于作特殊织物、蜡、油脂及树脂的漂白剂,防毒面具的吸附剂,木材及铜的着色剂等。
2.2 醋酸锰
醋酸锰淡红色透明单斜晶体。溶于水及醇。是聚酯树脂的原料#8212;二甲苯高温氧化的催化剂。还可用作染色媒染剂,涂料、清漆的干燥剂,以及氧化过程的催化剂等。
2.3硝酸锰
#160;硝酸锰粉红色结晶,易潮解。易溶于水,溶于乙醇。硝酸锰为无机化合物,与还原剂、硫、磷等混合受热、撞击、摩擦可爆。与有机物、还原剂、易燃物硫、磷混合可燃; 受热分解有毒氧化氮和含锰化物气体。库房通风低温干燥;轻装轻卸;与有机物、还原剂、硫、磷易燃物分开存放。
3.催化碳烟燃烧
3.1碳烟简介
微粒(PM)是柴油机的主要排放污染物之一,由不可溶部分(干碳烟,40%左右),可溶性有机成分(SOF,35%左右)和不可溶成分(硫酸盐等,10%左右)组成。颗粒物主要是由柴油机不完全燃烧导致的。其中,颗粒物中50%以上是碳烟(soot),碳烟能够吸附尾气中的液体和气体;可溶性有机物(SOF)是吸附在碳烟上的有机物,主要来自不完全燃烧的润滑油,具有高沸点的特性;无机物主要是燃料中的硫杂质生成的硫酸盐[1]。
3.2催化碳烟燃烧
已有大量分别针对碳烟氧化和NOx还原进行的研究,Yoshida[2]首先提出了在富氧条件下可以实现PM和NOx的同时去除,在NO-O2气氛下,碳烟被氧化同时NOx被还原生成N2。
在碳烟-NO共同催化去除研究中[4-6],将K和Cu负载于碳素材料制备了一系列催化剂,在等温条件下测试其碳烟-NO共同催化去除的性能。在程序升温反应中,随着温度的增加[2],碳烟不断被氧化,NO的分压(PNO)增大,NO在550 oC 开始被还原成N2。参考soot-NO反应机理,可以解释这一结果[7]: #160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;
NO(g)→ NOad#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; #160;(1-1)
NOad#160; Cf → C#8727;[N, O] #160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; #160;(1-2)